氣化爐及煤氣化系統技術方案

本實用新型專利技術的實施例提供了一種氣化爐及煤氣化系統，涉及煤氣化技術領域，可促進反應氣體與煤、催化劑均勻有效的接觸，實現富產甲烷聯產輕質芳烴。所述氣化爐包括爐體，在所述爐體內腔自下而上依次包括氧化區和還原區，對應于所述還原區在所述爐體側壁上設有補氣開口。本實用新型專利技術提供的氣化爐適用于煤氣化系統中。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及煤氣化
，尤其涉及一種氣化爐及煤氣化系統。
技術介紹
煤催化氣化技術是煤潔凈高效利用的一種重要方式。煤催化氣化技術是指煤在一定壓力溫度條件下與水蒸汽、氧氣組成的氣化劑在催化劑的催化作用下進行氣化反應，生成高濃度的甲烷和焦油。煤催化氣化技術與其他煤氣化技術相比，具有甲烷含量高、氣化反應所需的溫度低，同時副產焦油等優點。但傳統催化氣化工藝中甲烷氣體的含量占出口粗煤氣的20～25％，相對含量不高，后續凈化分離工藝仍需大量能耗進行深冷分離以進一步分離提純甲烷氣體，同時催化氣化產生的焦油有部分重質大分子化合物，不利于后系統分離及焦油整體加工利用。并且，傳統催化氣化中，為增加原料的停留時間通常采用較高的床層，而高床層處氣泡的聚并效應明顯，造成各種反應氣體與煤、催化劑無法均勻有效的接觸，導致氣化工藝各項產品產率下降。
技術實現思路
本技術的主要目的在于，提供一種氣化爐及煤氣化系統，可促進反應氣體與煤、催化劑均勻有效的接觸，實現富產甲烷聯產輕質芳烴。為達到上述目的，本技術的實施例采用如下技術方案：一方面，本技術提供一種氣化爐，包括爐體，其中所述爐體內腔自下而上依次包括氧化區和還原區，對應所述還原區在所述爐體側壁上設有補氣開口。其中，所述補氣開口至少為兩個，在所述爐體側壁上以等高環面均勻分布。具體的，所述補氣開口與水平方向具有第一銳角；所述補氣開口與所述爐體外壁的切線方向具有第二銳角。所述第一銳角為50°～85°；所述第二銳角為9°～25°。進一步的，所述補氣開口的口徑設置為所述補氣開口中的射流氣速為10～20m/s。進一步的，所述氣化爐還設有補氣氣室，所述補氣氣室以所述補氣開口與所述爐體側壁上的交點為圓心設于所述爐體側壁外周，在所述補氣氣室覆蓋的爐體側壁上設有補氣孔。其中，所述補氣氣室在所述氣化爐豎直方向上的高度為所述氣化爐直徑的0.2～0.5倍。具體的，所述補氣孔的開孔率為2～5％。所述補氣孔的孔徑為1～4mm。所述補氣孔以第三銳角傾斜設于所述爐體側壁上，所述第三銳角為所述爐體側壁切線所在平面與所述氣化爐中心軸線上的一點所成的夾角。具體的，所述第三銳角為8～50°。本技術提供的一種氣化爐，通過在爐體側壁上對應于還原區開設補氣開口，通過該補氣開口將一氧化碳和氫氣補入到還原區，一方面補氣開口的射流作用打散了氣化爐內聚并的大氣泡，使氣化爐內流場更加均勻，從而使得氣化爐內反應氣體與原料煤、催化劑的混合更加均勻，繼而提高了氣化工藝的產率；另一方面，增加了還原區中甲烷合成反應的發生程度，進一步提高了單位甲烷產率。同時，甲烷合成反應為強放熱反應，隨著甲烷合成反應的發生程度的加深，釋放的熱量也增多。該增加的熱量促使氣化爐內溫度場的分布更加均勻，從而可降低氣化爐內的氧耗，并且該增加的熱量使得周圍氫氣原子的活性進一步提高，活性氫在催化劑的作用下具有非常高的爭奪能力，使得活性氫與熱解產生焦油間的加氫反應程度加強。在加氫反應的作用下，使得絕大部分稠環大分子焦油產品被活性氫剪切為單環或雙環的小分子焦油產品，繼而得到輕質芳烴類的焦油產品。同時，本技術還提供又一種氣化爐，具體的，該氣化爐包括爐體，所述爐體內腔自下而上依次包括氧化區和還原區，對應于所述還原區在所述爐體側壁外周設有補氣氣室，在所述補氣氣室覆蓋的爐體側壁上設有補氣孔。其中，所述補氣氣室在所述氣化爐豎直方向上的高度為所述氣化爐直徑的0.2～0.5倍。具體的，所述補氣孔的開孔率為2～5％。所述補氣孔的孔徑為1～4mm。所述補氣孔以第三銳角傾斜設于所述爐體側壁上，所述第三銳角為所述爐體側壁切線所在平面與所述氣化爐中心軸線上的一點所成的夾角。具體的，所述第三銳角為8～50°。本技術提供的又一種氣化爐，在爐體側壁上對應于還原區開設補氣氣室，在氣室覆蓋的爐體側壁上設置補氣孔，通過補氣孔將一氧化碳和氫氣間接經由補氣氣室補入到還原區，一方面補氣孔攝入的氣體打散了氣化爐內聚并的大氣泡，使氣化爐內流場更加均勻，且補氣氣室減弱了氣體射流作用對氣化爐內原有流場的影響，從而使得氣化爐內反應氣體與原料煤、催化劑的混合更加均勻，繼而提高了氣化工藝的產率；另一方面，增加了還原區中甲烷合成反應的發生程度，進一步提高了單位甲烷產率。同時，甲烷合成反應為強放熱反應，隨著甲烷合成反應的發生程度的加深，釋放的熱量也增多。該增加的熱量促使氣化爐內溫度場的分布更加均勻，從而可降低氣化爐內的氧耗，并且該增加的熱量使得周圍氫氣原子的活性進一步提高，活性氫在催化劑的作用下具有非常高的爭奪能力，使得活性氫與熱解產生焦油間的加氫反應程度加強。在加氫反應的作用下，使得絕大部分稠環大分子焦油產品被活性氫剪切為單環或雙環的小分子焦油產品，繼而得到輕質芳烴類的焦油產品。另一方面，本技術提供一種煤氣化系統，所述煤氣化系統包括氣化單元以及與所述氣化單元相連的凈化分離單元，其中，所述氣化單元包括上述所述的氣化爐，所述氣化單元產生的粗煤氣由所述氣化爐排出進入到所述凈化單元，從所述凈化單元中分離出部分粗煤氣作為補回到所述氣化單元的氣化爐的還原區。其中，所述凈化分離單元包括深冷分離單元，所述深冷分離單元與所述氣化單元相連，所述深冷分離單元配置為從所述深冷分離單元中分離出部分粗煤氣作為補充氣補回到所述氣化單元的氣化爐的還原區。具體的，所述還原區位于氣化爐高徑比為1.5～2.0的區域。其中，所述凈化分離單元還包括低溫甲醇洗單元，所述深冷分離單元通過所述低溫甲醇洗單元與所述氣化單元相連，所述低溫甲醇洗單元配置為從所述低溫甲醇洗單元中分離出部分粗煤氣作為補充氣補回到所述氣化單元的氣化爐的還原區。具體的，所述還原區位于氣化爐高徑比為1.2～1.7的區域。其中，所述凈化分離單元還包括除塵冷卻單元，所述低溫甲醇洗單元通過所述除塵冷卻單元與所述氣化單元相連，所述除塵冷卻單元配置為從所述除塵冷卻單元中分離出部分粗煤氣作為補充氣補回到所述氣化單元的氣化爐的還原區。具體的，所述還原區位于氣化爐高徑比為0.8～1.3的區域。本技術提供的煤氣化系統，通過從凈化分離單元中分離出部分粗煤氣作為補充氣補回到氣化單元的氣化爐的還原區，增加了還原區中甲烷合成反應的發生程度，進一步提高了單位甲烷產率。同時，甲烷合成反應為強放熱反應，隨著甲烷合成反應的發生程度的加深，釋放的熱量也增多。該增加的熱量促使氣化爐內溫度場的分布更加均勻，從而可降低氣化爐內的氧耗，并且該增加的熱量使得周圍氫氣原子的活性進一步提高，活性氫在催化劑的作用下具有非常高的爭奪能力，使得活性氫與熱解產生焦油間的加氫反應程度加強。在加氫反應的作用下，使得絕大部分稠環大分子焦油產品被活性氫剪切為單環或雙環的小分子焦油產品，繼而得到輕質芳烴類的焦油產品。附圖說明為了更清楚地說明本技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本技術一實施例所述的氣化爐的結構示意圖；圖2為本技術一實施例所述的氣化爐的A-A部分的剖視圖；圖3為本技術一實施例所述的氣化爐的結構本文檔來自技高網...

【技術保護點】
氣化爐，包括爐體，其特征在于，所述爐體內腔自下而上依次為氧化區和還原區，對應于所述還原區在所述爐體側壁上設有補氣開口。

【技術特征摘要】
1.氣化爐，包括爐體，其特征在于，所述爐體內腔自下而上依次為氧化區和還原區，對應于所述還原區在所述爐體側壁上設有補氣開口。2.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣開口至少為兩個，在所述爐體側壁上以等高環面均勻分布。3.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣開口與水平方向具有第一銳角；所述補氣開口與所述爐體外壁的切線方向具有第二銳角。4.根據權利要求3所述的氣化爐，其特征在于，所述第一銳角為50°～85°；所述第二銳角為9°～25°。5.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣開口的口徑設置為使所述補氣開口中的射流氣速為10m/s～20m/s。6.根據權利要求1所述的氣化爐，其特征在于，所述氣化爐還設有補氣氣室，所述補氣氣室以所述補氣開口與所述爐體側壁的交點為圓心設于所述爐體外周，在所述補氣氣室覆蓋的爐體側壁上設有補氣孔。7.根據權利要求6所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣氣室在所述氣化爐豎直方向上的高度為所述氣化爐直徑的0.2～0.5倍。8.根據權利要求6所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣孔的開孔率為2％～5％。9.根據權利要求6所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣孔的孔徑為1mm～4mm。10.根據權利要求6所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣孔以第三銳角傾斜設于所述爐體側壁上，所述第三銳角為所述爐體側壁切線所在平面與所述氣化爐中心軸線上的一點所成的夾角。11.根據權利要求10所述的氣化爐，其特征在于，所述第三銳角為8°～50°。12.氣化爐，包括爐體，其特征在于，所述爐體內腔自下而上依次為氧化區和還原區，對應于所述還原區在所述爐體側壁外周設有補氣氣室，在所述補氣氣室覆蓋的爐體側壁上設有補氣孔。13.根據權利要求12所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣氣室在所述氣化爐豎直方向上的高度為所述氣化爐直徑的0.2～0.5倍。14.根據權利要求12所述的氣化爐，其特征在于，所述補氣孔的開孔率為2％～5％...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李克忠，祖靜茹，武恒，劉雷，
申請(專利權)人：新奧科技發展有限公司，
類型：新型
國別省市：河北;13